【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，山東大學(xué)集成電路學(xué)院張翼飛教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合南方科技大學(xué)教授宋愛民、齊魯空天信息大學(xué)副教授凌昊天等，在太赫茲可調(diào)控超表面異質(zhì)集成技術(shù)方面取得新進(jìn)展。研究人員首次在太赫茲低損耗的液晶聚合物柔性薄膜上實(shí)現(xiàn)了石墨烯轉(zhuǎn)移和電性能調(diào)控，并成功用于新型太赫茲超表面的大范圍動(dòng)態(tài)調(diào)控。相關(guān)成果“Graphene-Manipulated Terahertz Zigzag Electromagnetically Induced Transparency Metasurface on Liquid Crystal Polymer Film”發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Advanced Optical Materials(JCR 1區(qū)，中科院2區(qū)，IF=7.2)，并被選為封面(front cover)。論文第一單位為山東大學(xué)集成電路學(xué)院，第一作者為集成電路學(xué)院碩士研究生王新杰，通訊作者為張翼飛教授和凌昊天副教授。
電磁誘導(dǎo)透明(Electromagnetically Induced Transparency, EIT)超材料在慢光效應(yīng)、傳感與非線性增強(qiáng)等方向有著重要的科研價(jià)值；通過集成調(diào)控材料和器件更是能夠賦予EIT超材料多功能特性，在未來的6G通信、太赫茲指紋譜傳感、生物檢測等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景。然而，太赫茲頻段缺少有效調(diào)控超表面的技術(shù)手段，也缺乏低損耗、低介電常數(shù)、柔性集成的介質(zhì)載板。
太赫茲可調(diào)控EIT超表面示意圖
本研究基于太赫茲低損耗的液晶聚合物(liquid crystal polymer, LCP)柔性薄膜，提出了一種石墨烯-金屬復(fù)合EIT超表面新器件。該器件的Z字形明模電偶極子結(jié)構(gòu)可以有效抑制單元間的近場耦合，能夠?qū)崿F(xiàn)0.71的高透射率峰值(Transmittance)和16ps群時(shí)延。團(tuán)隊(duì)采用濕法轉(zhuǎn)移的方式將石墨烯轉(zhuǎn)移到LCP薄膜上，通過工藝優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了石墨烯電導(dǎo)率的大范圍調(diào)控；后續(xù)在諧振環(huán)間隙處引入石墨烯條帶并覆蓋離子凝膠，通過改變偏壓精確控制暗模的阻尼衰減，在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了高達(dá)42%的調(diào)制深度。上述工作為基于柔性LCP薄膜的石墨烯器件開辟了新途徑，有望將多層LCP薄膜的三維電路與石墨烯器件進(jìn)行異質(zhì)集成，并為具有高透射率和有源調(diào)制的太赫茲EIT器件提供了新方法。
張翼飛教授團(tuán)隊(duì)長期致力于太赫茲集成電路與集成電磁技術(shù)、通信與雷達(dá)模組與封裝、超材料與超表面等領(lǐng)域的研究工作，密切關(guān)注未來6G通信、太赫茲雷達(dá)、成像與探測等應(yīng)用發(fā)展動(dòng)向。本研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2022YFA1400025)、國家自然科學(xué)基金(62371272)、山東省自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目(ZR2023ZD08)等項(xiàng)目的支持。
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